CN102062977A

CN102062977A - 视差光栅、调整视差光栅之透光率的方法与立体显示器

Info

Publication number: CN102062977A
Application number: CN 201010541155
Authority: CN
Inventors: 黄信忠; 辜景徽; 刘祥伦
Original assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPT Video Wujiang Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-05-18

Abstract

一种视差光栅、调整视差光栅之透光率的方法与立体显示器，包含：首先，提供一视差光栅，包含：一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极，一第二电极与第一电极相对设置，以及复数个液晶分子设置于第一电极和第二电极之间，其中当提供第一电极和第二电极一完全暗态电压差时，视差光栅具有一第一透光率，接着，提供第一电极和第二电极一电压差，电压差和完全暗态电压差相异，进而使第一次电极和第二次电极之间形成一横向电场，前述的横向电场影响各个液晶分子的旋转角度，使视差光栅具有一第二透光率，其中第二透光率与第一透光率相异。

Description

视差光栅、调整视差光栅之透光率的方法与立体显示器

技术领域

本发明是关于一种用于立体显示器的视差光栅，尤其是一种可微调其透光率的视差光栅。

背景技术

经过多年的研究，立体显示技术已发展出数种显示模式，使观看者能产生一立体视觉。所谓立体视觉，主要是针对左眼及右眼施以不同的影像，使大脑分析并重迭后，感知所视物的层次感及深度，进而产生立体感。目前，立体显示技术可大致分成观察者需戴特殊设计眼镜观看的戴眼镜式(Stereoscopic)立体显示技术以及可裸眼观看的裸眼式(Auto-stereoscopic)立体显示技术。然而，戴眼镜式立体显示技术因其方便性与舒适性不佳，而逐渐被裸眼式立体显示技术所取代。

目前发展出来的裸眼式立体显示技术，主要是利用光栅来控制观赏者左眼与右眼所接收的影像。举例而言，一种以LCD当视差光栅的2D/3D可转换的立体显示器。其原理就是在2D显示器前使用一LCD作为一视差光栅，该视差光栅是介于显示屏幕和背光源间之间，而且视差光栅可以控制其开关，当3D效果关闭时，中间的视差光栅就会变成透明而不具遮挡光源的作用，如此就有一般的显示屏幕为2D显示效果。在3D显示模式时，此视差光栅即会开启，提供左、右眼个别影像，使显示器上的图像产生三维效果。

根据不同的视角点数目，视差光栅会占显示屏幕不同的面积比例，若是视差光栅占的面积过小，虽然透光率提高，但会有迭影(crosstalk)现象，若是视差光栅占的面积过大，则会使得透光率过低。但由于视差光栅在制程上的误差，使得视差光栅较难达成最佳的透光率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种视差光栅和调整视差光栅之透光率的方法，其可利用横向电场微调视差光栅的透光率。

根据本发明的一较佳实施例，一种调整视差光栅之透光率的方法，包含：首先提供一视差光栅，包含：一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极，一第二电极与第一电极相对设置以及复数个液晶分子设置于第一电极和第二电极之间，其中当提供第一电极和第二电极一完全暗态电压差时，一第一光遮蔽区分别与第一次电极和第二次电极重迭，并且使视差光栅具有一第一透光率以及提供第一电极和第二电极一电压差，以形成一第二光遮蔽区分别与第一次电极和第二次电极重迭，并且使第一次电极和第二次电极之间形成一横向电场，前述的横向电场影响各个液晶分子的旋转角度，进而调整第二光遮蔽区的宽度，使视差光栅具有一第二透光率，其中第二透光率与第一透光率相异。

根据本发明的另一较佳实施例，一种视差光栅，包含：一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极，一第二电极与第一电极相对，复数个液晶分子设置于第一电极和第二电极之间以及一视差光栅驱动组件，用以提供第一电极和第二电极一电压差，以形成一光遮蔽区分别与第一次电极和第二次电极重迭，并且使第一次电极和第二次电极之间形成一横向电场，横向电场微调各个液晶分子的旋转角度，进而调整该光遮蔽区的宽度。

根据本发明的另一较佳实施例，一种立体显示器，包含：一显示单元包含一光源以及一种视差光栅，显示单元提供一第一影像和一第二影像，前述视差光栅包含：一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极，一第二电极与第一电极相对，复数个液晶分子设置于第一电极和第二电极之间以及一视差光栅驱动组件，用以提供第一电极和第二电极一电压差，以形成一光遮蔽区分别与第一次电极和第二次电极重迭，并且使第一次电极和第二次电极之间形成一横向电场，横向电场微调各液晶分子的旋转角度，进而调整光遮蔽区的宽度。

本发明利用第一次电极和第二次电极之间的横向电场来调整液晶分子的旋转角度，可在不改变电极结构的情况下改变视差光栅之透光率，使得视差光栅之透光率上升或降低。

附图说明

图1绘示的是立体显示器的示意图。

图2绘示的是一视差光栅的立体示意图。

图3绘示的是视差光栅沿AA’线的剖面结构示意图。

图4绘示的是第一电极、第二电极及显示器的简单示意图。

图5绘示的是视差光栅以操作电压差操作时的示意图。

图6绘示的是调整视差光栅之透光率的方法的流程图。

图7绘示的是电压比和透光率的关系。

具体实施方式

在说明书及前述的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及前述的权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。在下文的各实施例，对于相同组件使用相同组件标注。另外，需注意的是图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。

图1绘示的是本发明的一立体显示器的示意图。如图1所示，简单来说，立体显示器10是由一显示器12和一个视差光栅14共同组成，显示器12是利用一背光模组16提供其光源，当要播放立体影像时，会将视差光栅14开启，并同时由显示器12提供至少两组具有视差的2D画面，显示器12所显示的2D画面会提供光线34，而视差光栅14会在显示器12前形成透光和不透光的条纹，将前述有视差的2D画面所产生的光线34分离，使得观看者的左右眼可看到不同的影像。

图2绘示的是本发明的一视差光栅的立体示意图。图3绘示的是视差光栅沿AA’线的剖面结构示意图，其中具有相同功能的组件将以相同符号标示。如图2和图3所示，并且同时参阅图1，一视差光栅14包含一第一电极18和一第二电极20以及复数个液晶分子22设置于第一电极18和第二电极20之间，第二电极具有一上表面21与液晶分子22接触，各个液晶分子22包含一长轴L。此外，一第一偏光片23和一第二偏光片24将第一电极18和第二电极20夹在其间，通常第一偏光片23和第二偏光片24的偏光方向相互垂直，但不以此为限。另外，第一电极18和第二电极20为透明电极。第一电极18包含许多条状的次电极，例如一第一次电极26和一第二次电极27交错排列，和一外框28连接各个第一次电极26和第二次电极27的两端，在第一次电极26和第二次电极27之间有一间隔30，另外，显示器12所提供的光线34，会由第二偏光片24入射视差光栅14。

通常第一次电极26和第二次电极27的宽度相同，但第一次电极26和第二次电极27的宽度可以随着视差光栅14所要提供的视角点数目不同，而同时调宽或调窄。图4绘示的是第一电极、第二电极及显示器的简单示意图，其中具有相同功能的组件将以相同符号标示，为了清楚表示显示器和第一电极与第二电极的相对位置，图4中仅绘示了显示器、第一电极与第二电极。如图4所示，第一电极18的外框28大致环绕显示器12的显示区31，第二电极20大致和显示器12的显示区31完全重迭。

请再度参阅图3，并且一并参阅图1，为了提供2个视角点或4个视角点的立体影像，在理想状态下，利用一视差光栅驱动组件32，提供第一电极18和第二电极20一完全暗态电压差V₁来开启视差光栅14，此时，在第一次电极26和第二电极20之间以及第二次电极27和第二电极20之间会形成一垂直电场使得液晶分子22转向，改变由显示器提供的光线34方向，并配合第一偏光片23和第二偏光片24的偏光方向，在第一偏光片23上与各个第一次电极26和第二次电极27的重迭的区域形成光遮蔽区36，也就是形成暗态，换句话说，当提供第一电极18和第二电极20一完全暗态电压差V₁时，位于第一次电极26和第二电极20之间的液晶分子22的长轴L与第二电极20的上表面21垂直，另外，在完全暗态电压差V₁时，位于第二次电极27和第二电极20之间的液晶分子22的长轴L与第二电极20的上表面21亦垂直。而第一偏光片23上与间隔30重迭的区域则形成光透过区38，光遮蔽区36和光透过区38彼此交替排列，形成透光和不透光的条纹。前述的完全暗态电压差V₁是和液晶分子22的种类有关，一般目前常使用的液晶分子22，其完全暗态电压差V₁为5V。根据本发明的较佳实施例，当在第一电极18和第二电极20之间外加完全暗态电压差V₁时，第一次电极26和第二电极20之间以及第二次电极27和第二电极20之间的液晶分子22的长轴会呈现和第一次电极26和第二次电极27的表面互相垂直的情况，配合第一偏光片23和第二偏光片24的偏光方向后，会使得各个第一偏光片23和第一次电极26以及第二次电极27重迭的区域完全是暗态，也就是说光遮蔽区36的宽度会和各个第一次电极26和第二次电极27的宽度完全重迭，因此，部分显示器画面提供的光线34就会被视差光栅14的光遮蔽区36阻挡。

以4个视角点的立体显示器来说，在同时兼顾透光率和避免迭影的情况下，其理想的设计是在视差光栅14以前述完全暗态电压差V₁开启时，由显示器12的画面提供的光线34，可以有25％的光线34通过视差光栅14，其余的75％的光线34会被视差光栅14的光遮蔽区36遮蔽，也就是说视差光栅14的透光率为25％。而以2个视角点的立体显示器来说，在视差光栅14以完全暗态电压差V₁开启时，显示器12的画面提供的光线34，可以有50％的光线34通过视差光栅14，其余的50％的光线34会被视差光栅14的光遮蔽区36遮蔽，此时视差光栅14的透光率为50％。

然而，由于制程误差或其它不可预期的因素，实际完成的视差光栅14，在使用完全暗态电压差V₁时，其透光率有时会高于最佳值，也就是说视差光栅14的光遮蔽区36太小，如此会使立体显示器10的画面产生迭影。当然，有时所制作出的视差光栅14的光遮蔽区36太大，则会使显示器亮度不足。举例而言，4个视角点的立体显示器来说，实际完成的视差光栅14，由于制程误差的问题，在以完全暗态电压差V₁开启时，其透光率只有18％，但最佳值应该为25％，因此相差的7％则必须利用本发明的调整视差光栅之透光率的方法加以补偿。

图5绘示的是视差光栅以操作电压差操作时的示意图，其中相同的组件将以相同的符号标示。图5的视差光栅其结构和图3的视差光栅的结构相同，如图5所示，一视差光栅14包含一第一电极18、一第二电极20以及复数个液晶分子22设置于第一电极18和第二电极20之间，请同时参阅图3、图4和图5，第一电极18包含许多条状的第一次电极26和第二次电极27以及一外框28连接各个第一次电极26和第二次电极27的两端，在第一次电极26和第二次电极27之间具有一间隔30。此外，一第一偏光片23和一第二偏光片24将第一电极18和第二电极20夹在其间。

当开启视差光栅14时，是利用一视差光栅驱动组件32提供第一电极18和第二电极20一操作电压差V₂，值得注意的是，此操作电压差V₂不同于前述的完全暗态电压差V₁，且操作电压差V₂小于前述的完全暗态电压差V₁。此时，于第一次电极26和第二次电极27之间形成一横向电场，使得靠近间隔30的液晶分子22受到横向电场的影响，稍微改变其长轴L方向，因此，在靠近间隔30的液晶分子22的长轴L就不会和第一次电极26或第二次电极27表面互相垂直，也不会和第二电极20的上表面21垂直，如此，使得第一次电极26和第二次电极27边缘的光线34也稍微转向。在本实施例中，在第一偏光片23、第二偏光24和液晶分子22的配合之下，因而造成靠近第一次电极26和第二次电极27边缘的光线34，在液晶分子22因为横向电场转向之后，可部分通过第一偏光板23，形成灰阶的情况，但是此灰阶肉眼会判断其为亮态，因此，此时所形成的光遮蔽区36的宽度会小于第一次电极26和第二次电极27的宽度，而光透过区38的宽度则会增加。

如图3所述，若是以完全暗态电压差V₁测试视差光栅14时，其透光率为18％，在视差光栅14的结构都未改变的情况下，在图5的实施例中，经由使用操作电压差V₂，利用横向电场影响液晶分子22的转向，可造成光遮蔽区36的宽度小于第一次电极26或第二次电极27的宽度，进而使其透光率上升至接近25％。当要关闭视差光栅14时，只需将操作电压差V₂关闭即可，因为当操作电压差V₂关闭后，由于没有电场影响，液晶分子22的长轴L会和第二电极20之上表面21平行，此时所有的液晶分子22皆不能遮光，因此视差光栅14即呈关闭状态。

当然，在不同的实施例中，操作电压差V₂大于前述的完全暗态电压差V₁，横向电场使液晶分子转向后，也可以使得靠近第一次电极26和第二次电极27边缘的光线34无法通过第一偏光板23，使光遮蔽区36的宽度会大于第一次电极26和第二次电极27的各别宽度，造成透光率下降。

图6绘示的是调整视差光栅之透光率的方法的流程图，其中相同的组件将以相同的符号标示。请同时参阅图1、图3、图5和图6，首先，进行步骤100，提供一立体显示器10，接着如步骤102，提供立体显示器上的视差光栅14一完全暗态电压差V₁，然后如步骤104，检查立体显示器10的透光率是否符合要求，若是立体显示器10的透光率符合要求，则进行步骤108，结束测试。然而，如前文所述，由于制程误差或其它不可预期的因素，实际完成的视差光栅14，在使用完全暗态电压差V₁时，其透光率有时会不合标准，在测量透光率发现其不符要求后，进行步骤106，调整输入视差光栅的操作电压V₂，使得操作电压V₂与完全暗态电压差V₁相异，然后进行步骤104，检查立体显示器10的透光率是否符合要求，若是立体显示器10的透光率符合要求，则进行步骤108，结束测试，若否，则再重复进行步骤106和步骤104，直到透光率符合要求。图7绘示的是电压比和透光率的关系，此实验数据是以4个视角点的视差光栅来实验，横轴代表电压比，纵轴代表透光率，电压比等于操作电压差除以完全暗态电压差，再乘上百分比。举例而言，若是视差光栅所使用的液晶分子，其完全暗态电压差为5V，当操作电压差为5V时，也就是在第一电极和第二电极之间外加5V电压差，此时于图6中的电压比为100％，比对到纵轴，则可得知透光率约为18％，但若是操作电压差为3.335V，也就是电压比为66.9％时，则透光率可提升至19.5％。

综上所述，利用本发明的调整视差光栅之透光率的方法，可以在不改变视差光栅的结构的情况下，微调视差光栅之透光率，利用改变第一电极和第二电极的操作电压差，来调高或降低视差光栅之透光率，以使得视差光栅之透光率接近最佳值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种调整视差光栅之透光率的方法，其特征在于，包含：

提供一视差光栅，包含：

一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极；

一第二电极与该第一电极相对设置；以及

复数个液晶分子设置于该第一电极和该第二电极之间，其中当提供该第一电极和该第二电极一完全暗态电压差时，一第一光遮蔽区分别与该第一次电极和该第二次电极重迭，并且使该视差光栅具有一第一透光率；以及

提供该第一电极和该第二电极的一电压差，以形成一第二光遮蔽区分别与该第一次电极和该第二次电极重迭，并且使该第一次电极和该第二次电极之间形成一横向电场，该横向电场影响各该液晶分子的旋转角度，进而调整该第二光遮蔽区的宽度，使该视差光栅具有一第二透光率，其中该第二透光率与该第一透光率相异。

2.如权利要求1所述的调整视差光栅之透光率的方法，其特征在于，该电压差小于该完全暗态电压差。

3.如权利要求2所述的调整视差光栅之透光率的方法，其特征在于，该第二光遮蔽区小于该第一光遮蔽区，且该第二透光率大于该第一透光率。

4.如权利要求1所述的调整视差光栅之透光率的方法，其特征在于，当该电压差关闭时，该第二光遮蔽区即消失。

5.如权利要求1所述的调整视差光栅之透光率的方法，其特征在于，各该液晶分子包含一长轴，该第二电极包含一上表面与部分该些液晶分子接触，当提供该第一电极和该第二电极该完全暗态电压差时，位于该第一次电极和该第二电极之间的各该液晶分子的该长轴与该上表面垂直。

6.一种视差光栅，其特征在于，包含：

一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极；

一第二电极与该第一电极相对设置；

复数个液晶分子设置于该第一电极和该第二电极之间；以及

一视差光栅驱动组件，用以提供该第一电极和该第二电极一电压差，以形成一光遮蔽区分别与该第一次电极和该第二次电极重迭，并且使该第一次电极和该第二次电极之间形成一横向电场，该横向电场微调各该液晶分子的旋转角度，进而调整该光遮蔽区的宽度。

7.如权利要求6所述的视差光栅，其特征在于，该电压差小于该些液晶分子的一完全暗态电压差。

8.如权利要求7所述的视差光栅，其特征在于，各该液晶分子包含一长轴，该第二电极包含一上表面与部分该些液晶分子接触，当该第一电极和该第二电极之间具有该完全暗态电压差时，位于该第一次电极和该第二电极之间的各该液晶分子的该长轴与该上表面垂直。

9.如权利要求6所述的视差光栅，其特征在于，还包含一间隔介于该第一次电极和该第二次电极之间。

10.如权利要求9所述的视差光栅，其特征在于，还包含一光透过区与该间隔重迭。

11.如权利要求10所述的视差光栅，其特征在于，该光透过区和该光遮蔽区是交替排列。

12.如权利要求6所述的视差光栅，其特征在于，当该电压差关闭时，该光遮蔽区即消失。

13.一种立体显示器，其特征在于，包含：

一显示单元，包含一光源，并且该显示单元提供一第一影像和一第二影像；以及

一视差光栅，包含：

一第一电极，包含至少一第一次电极和一第二次电极；

一第二电极与该第一电极相对；

复数个液晶分子设置于该第一电极和该第二电极之间；以及

14.如权利要求13所述的立体显示器，其特征在于，该视差光栅使得一观察者的右眼看到该第一影像，并且使得该观察者的左眼看到该第二影像。